Хрящ является первым в ряду человеческих тканей, которые , по мнению ученых, можно реплицировать с помощью 3D-технологии. Он является моноклеточным и имеет слоистую структуру, что делает его хорошо приспособленным к большинству методов 3D-печати. В этом смысле хрящи проще для подобного «изготовления», чем целые органы или другие ткани – например, кожа.
Есть несколько способов изготовить с помощью 3D-технологии человеческий хрящ. Наиболее часто используется «леска» из биосовместимого материала, такого как желатин, альгинат, углеводное стекло и термопласты (например, полимер молочной кислоты), с добавлением хрящевых клеток. Другими словами, это комбинированный материал, который по всем свойствам напоминает настоящий человеческий хрящ, и в тоже время является достаточно прочным и мягким, чтобы заполнить полости между суставами для их плавного движения.
Эксперименты по созданию подобного биологического материала предпринимались многими научными центрами во всем мире, но состав получался слишком мягким, и неустойчивым с течением времени. Найти сбалансированное решение оказалось сложным еще и потому, что материал должен быть пригодным для 3D-печати. То есть достаточно мягким для наплавления при температурах, которые безопасны для живых клеток, и в то же время быстро затвердеть (или превратиться в гель) что бы сохранить форму, заданную при разработке.
Ученые из ETH, AO и INNOVENT считают, что нашли тот самый «идеальный» состав, состоящий из поли (N-изопропилакриламида), который обозначается как pNIPAM и HA (гиалуроновой кислоты). Он является жидким при комнатной температуре, но затвердевает после нанесения на подложку, нагретую до температуры +37 градусов. Для того, чтобы сделать получившуюся структуру более прочной в случае сжатия, добавляется второй элемент – гилауроновая кислота, метакрилат или хондроитин сульфат метакрилата (CSMA).
Аббревиатуры действительно сложные, но на самом деле все вполне логично. Ученые просто обратили внимание на то, из чего состоят настоящие хрящевые ткани – это такие компоненты, как гилауроновая кислота и хондроитин. В исходном виде материал получился слишком жидким и медленно превращался в гель, однако после температурной обработки и был создан биосостав, который оказался подходящим для решения задачи.
«Сочетание с HA-pNIPAAM открывает целый спектр полимеров, которые могут использоваться для печати различных тканей» - говорит Зеноби-Вонг из ETH. «HA-NIPAAM принципиально может быть объединен с любым предшествующим гидрогелем и служить основой для создания самых различных биоматериалов».Это еще один шаг в развитии биопечати простейшей человеческой ткани. Впереди еще много экспериментальных исследований и открытий, которые будут сделаны в этой области, чтобы 3D-печать человеческих органов стала реальностью.
поделиться статьей с друзьями
добавить сообщение